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' , présente invention oonoexne les ôei#;:i,uzeure de ehaleus et plus particulièrement les échangeure de cha- leur u%ilisé8 dans les syatèmee de chauffage e,a.z des bràleul8 de oompaos et touotïonnù2t à haute tempuyature.
:Dans les a.ppa.r9ils de chauffage & circulation
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d'eau en OEitoUit fermdp la chaleur est produits avr une sutfa9e. de dimensions réduitea et cat enouita trcnzf<srés par l'intermédiaire d'un oîxouit d'emi chaude oit autrement, vers des lieux dlois2lêe qu'il a'et do chauffer, En gêné- ! .yal, un brgleur de oombuetible plaod à Illut4rieu- no la surface de chauffe de dimeivn dufi fournit n cha- ! leur â.ilr 4' 1. à proximité de oo brûleur oui pJ¯;..;4 un t deange= de chaleur qui absorbe la chaleur dd,-n2:o =;a.;
le ! brûle-M' et la transmet à un fluide circulant qui ct,.it cn
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gênerai de l'eau Oette eau circule dans des tuyauteries
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réunissant des radiateurs, ou appareils similaires, et l'échangeur de chaleur, De la sorte? la chaleur émise par le brûleur est transportée à distance, par exemple dans une salle que l'on se propose de chauffer.
Le temps néces- saire pour assurer le chauffage d'un volume donné dépend de la quantité de chaleur amenée dans ce volume., * Cette quantité de chaleur dépend d'un certain nombre de facteurs . parmi lesquels la puissance calorifique du brûleur, la température atteinte dans la zone où se trouve ce brûleur et le rendement de l'échangeur de chaleur.
Il est apparu récemment sur le marché des brûleurs à combustion en surface constitutés par des tissus poreur résistant à la chaleur et qui; en raison de leur large surface de combustion ramassée en un petit volume, dégagent de la chaleur aveo un meilleur rendement, à tempé- rature plus élevée et plue rapidement. Un brûleur de ce type cet décrit dans la Demande de Brevet Américaine en instance intitulée "Brûleur" n de dépôt 427.325 déposée le 22 janvier 1965 au nom de la même Demanderesse.
Toutefois, l'emploi des brûleurs de ce type soulève des problèmes en ce qui concerne l'échange= de , chaleur qui leur est associé. En particulier, les petites dimensions et la rapidité du dégagement de ohaleur des brûleurs de ce type exigent que l'échangeur de ohaleur soit capable de transmettre rapidement et avec un bon rende' ment la chaleur développée au fluide circulant. D'autre parte les différences de température importantes auxquelles l'échange= de chaleur est soumis à l'allumage et à l'extinotion du brûleur provoquent dans cet éohangeur de chaleur des modifications de dimensions notables.
Par suite, si l'on utilise dans de tels appareils des échangeurs de chaleur de type usuel supportée à la façon habituelle, il existe une possibilité de création de contraintes internes
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pouvant endommager l'éohangeur de chaleur,
Par suite, l'un des objets de la présente inven- ' tien, est un échangeur de chaleur perfectionné.
Un autre objet de l'invention est un échangeur de chaleur perfectionné capable de transmettre à grand rendement la chaleur émise par un brûleur de combustible ; de forme compacte*
Un autre objet de l'invention est un échargeur de chaleur perfectionne relativement non expose aux contraintes internes bien qu'il puisse être soumis à de très ; fortes variations de température.
Un autre objet de l'invention est un échangeur de chaleur perfectionné utilisable en association avec des brûleurs à combustion en surface.
Un autre objet de l'invention est un éohangeur de chaleur, de forme compacte, à haut rendement et de fabrication relativement facile et peut coûteuse.
En bref, l'échangeur de chaleur de l'invention comprend un collecteur principal, un collecteur flottant et des conduits tubulaires réunissant ces deux collecteurs* Le collecteur principal forme une chambre divisée en une section d'entrée et une section de sortie. Une tubulure d'entrée est prévue pour l'alimentation en fluide de la section d'entrée, et une tubulure de sortie permet l'éva- cuation de ce fluide hors de la section de sortie. Le collecteur flottant de sortie forme une chambre.
L'un au moins des conduite tubulaires relie la section d'entrée de la chambre du collecteur principal et la chambre du collecteur flottant de retour, et au moins un autre de ces conduite tubulaires relie la chambre du collecteur flottant de retour et la section de sortie de la chambre du collecteur principal,
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'Il s'ensuit qu'un fluide peut circuler à partir d'entrée de la tubulure/dans la seotion d'entrée de la chambre du collecteur principal et atteindre par l'un des conduite tubulaires la chambre du collecteur flottant de retour.
Ce fluide passe ensuite par un autre conduit tubulaire et atteint la section de sortie de la chambre du collecteur principal pour s'évacuer par la tubulure de sortie*
Il est à remarquer que les conduits tubulaires de l'appareil, outre qu'ils établissent des connexions permettant au fluide de circuler entre les deux collecteurs constituent le seul support mécanique du collecteur flot- tant de retour.
Il est à remarquer aussi que lorsqu'on brûleur de combustible est.logé entre les conduits tubulaires, le fluide circulant passe deux fois dans la zone d'émission de chaleur.
La description qui va suivre, et les dessins annexés donnés surtout à titre d'exemple non limitatif, feront mieux comprendre comment la présente invention peut être réalisée.
Sur les dessins annexés! - la figure 1 est une vue en élévation latérale , avec coupes partielles d'un échangeur de ohaleur comportant, un collecteur principal, un collecteur flottant de retour , et une pluralité de conduits tubulaires réunissant ces collecteurs selon les principes de la présente invention; .
- la figure 2 est une vue en bout avec coupes partielles de 1'échangeur de chaleur de la figure 1 mon- trant l'intérieur du collecteur principal; - la figure 3 est une vue en bout de 1'échangeur de chaleur de la figure 1 montrant l'intérieur du collecteur flottant de retour; et
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-.la figure 4 est une coupe faite dans le col- lecteur flottant de retour suivant le dièdre 4-4 de la figure 3.
- La figure 1 représente un échangeur de chaleur 10, conforme à l'invention, et comportant un collecteur principal 12, un collecteur flottant de retour 14 et une pluralité de tubes à ailettes 16 réunissant les deux col- lecteurs. Les ailettes 18 des tubes 16 sont régulièrement espacées sur toute la longueur de ces tubes* Ces tubes 16 sont parallèles les uns aux autres et sont placés de façon à former un cylindre creux.
Les ailettes 18 des tubes 16 adjacente s'aboutent mutuellement. A l'intérieur du cylin- dre formé par les tubes 16 est place,de préférence, un brûleur à surface de combustion cylindrique allongea (non représenté) du type décrit dans la demande de brevet pré- citée.
Le collecteur principal 12 (voir aussi la fieu- re 2) comporte une enveloppe 20, de préférence en bronze coulé, délimitant une chambre torique. De@ cloisons diamé- tralement opposées, 22 et 24,divisent cette chambre tori- que en une section d'entrée 20A et une section de sortie
20B. Une tubulure d'entrée 26 débouche tangentiellement dans la section d'entrée 20A. Cette tubulure 26 est rac- cordée sur une tuyauterie d'arrivée 30. Une tubulure de sortie, tangentielle elle aussi, s'étend hors de la sec- %ion de sortie 20B. Une tuyauterie de distribution 32 est branchée sur cette tubulure de sortie 28. Des orifices 34., en certain nombre, sont uniformément répartis suivant une circonférence sur le fond intérieur de la chambre torique délimitée par l'enveloppe 20.
Chacun de ces orifices 34 reçoit l'une des extrémités 17 de l'un des tubes 16 (voir figure 1)* Cette extrémité 17 est brasée sur la paroi
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latérale de 11orifiov 34. 1. aoitié <3 ce*: if1ce8, O'OB"-' à-àira Jeux fi1.1iuéa sur le. figure 2 sur la droite du diamè- tre passant par les cloisons 22 et 24 débouchent dans la seuction de sortit 20B de la chambre torique.
Le collecteur flottant de retour 14 comporte une enveloppe 36 en bronze coulé délimitant une chambre non divisée 38. Le fond intérieur de l'enveloppe 36 porte. un certain nombre d'orifices 40. Chacun de ces orifices 40 reçoit l'une des extrémités 19 (figure 1)de l'un des tubes 16. Les extrémités 19 de ces tubes 16 sont braaées sur la paroi intérieure des orifices 40.
Les tubes 16 sont en cuivre et portent les ailet- tes extérieures18. Ces tubes forment des structures unitaires dont les ailettes latérales font partie intégrante.
Lorsque l'échangeur de chaleur 10 est monté dans un appareil de chauffage, il est supporté seulement par le collecteur principal 12. Le collecteur flottant de retour 14 n'est supporté que par 1.'intermédiaire des tubes 16.
Lorsque l'appareil est en cours d'utilisation, le fluide circulant pénètre dans l'échangeur de chaleur10 par la tuyauterie d'arrivée 30 ( figure 2) circule dans la tubulure d'entrée 26 et pénètre dans la section d'en- trée 20A de la chambre torique. Ce fluide passe ensuite par les orifices 34 s'ouvrant sur' la section d'entrée 20A et s'écoule par les tubes 16 assooiés (figure 1) vers le collecteur flottant de retour 14. Après avoir circulé librement dans la chambre Intérieure de ce collecteur 14, le fluide s'éooule par l'autre moitié des tubes 16 et pénètre par les orifices 34 dans la section de sortie 20B (figure 2) Ce fluide sort ensuite de cette section de sortie 20B par la tubulure de sortie 28 et la tuyauterie de distribution 32.
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Par suite,dans une installation de chauffage complète comportant des radiateurs et un 'brûleur, l'eau. refroidie en provenance des radiateurs s'introduit par la tuyauterie d'amenée 30, se chauffe dans l'échangeur de chaleur 10 en passant deux fois le long du brûleur logé à l'intérieur de la cavité cylindrique délimitée par les tubes 16 de cet échangeur et circule en direction ; des radiateurs par la tuyauterie de distribution 32.
L'échangeur de chaleur perfectionné qui vient d'être décrit n'est pas exposé aux contraintes internes qui pourraient résulter des variations importantes de f température auxquelles il est soumis, du fait que le collecteur de retour qu'il comporte est flottant et n'est soutenu que par les tubes reliant les deux collecteurs.
D'autre part, l'emploi dun oolleoteur principal relié au collecteur flottant de retour par une série de tubes à ailettes dont les ailettes s'aboutent mutuellement, permet de réaliser un échangeur de chaleur extrêmement compact et à rendement élevé. L'expérience a montré qu"on peut construire de cette façon un échangeur de chaleur occupant un volume inférieur à 10 cm3 et capable d'absorber 19000 kcal à l'heure.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite, mais s'étend à toutes les variantes conformes à son exprit.